Effects of amendments on soil structural development in a clay soil-forming material used as a cap for landfill restoration

Abstract. Restoration of landfill sites to a vegetated after-use is severely compromised if soil-forming materials (SFMs) have to be used as substitute growing media for the restoration cap, owing partly to their poorly-developed structure. The effects of crushed brick material (brick), composted green-waste organic matter (OM) and potassium chloride salt (KCl) in a clay SFM were assessed at the Brogborough Landfill Site (Shank Group plc) in the county of Bedfordshire, UK. Soil structure was characterized three times in a two-year experimental period through measuring drainage water release and aggregate stability and size distribution. Crushed brick and composted OM at 100 t ha⁻¹ improved the ability of the clay to release water by drainage. In addition, the composted OM was associated with an increase in the size of stable aggregates, whereas the brick amendment reduced the overall aggregate stability. The KCl amendment had no consistent effect. Some beneficial structural improvements were thus associated with the brick and OM amendments, although these were rarely significant at the 5% level and the effects declined over time in the absence of vegetation and re-application. Nevertheless, incorporation of crushed brick and organic amendments may offer a potential structure-improving option in clay SFMs prior to vegetation establishment.     

生草对关中地区有机猕猴桃园土壤养分及细菌群落的影响

为探究不同生草模式对关中地区有机猕猴桃园土壤养分及细菌群落的影响,试验设置多年生黑麦草+毛苕子（Mode 1）、多年生黑麦草+草木樨（Mode 2）、多年生黑麦草+白三叶（Mode 3）及鼠茅草（Mode 4）,以自然生草处理为对照（CK）,观察草种生长特性、研究生草对果园耕层（0~20 cm）土壤养分影响,采用高通量测序法分析细菌群落结构。结果表明：鼠茅草越冬率最高,样地杂草株数最少。人工生草较自然生草有机质提高了6.46%~38.63%,以多年生黑麦草+毛苕子效果更为明显,且该处理提高土壤脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性最为显著,分别为3.37、44.17和3.46 mg·d^-1·g^-1。同时,与自然生草相比,多年生黑麦草+毛苕子、多年生黑麦草+草木樨和多年生黑麦草+白三叶提高了土壤细菌群落的丰富度和多样性,多年生黑麦草+毛苕子存在最多差异显著的细菌分支。综上,关中地区有机猕猴桃园种植多年生黑麦草+毛苕子在一定程度上有助于提高土壤有机质及养分含量,改善土壤微生态环境。     

升金湖消落带植被特征及与土壤特性的关系

探讨湖泊湿地土壤特性对植物多样性的影响,对于理解湿地植被分布及功能的维持机制具有重要意义.在安徽升金湖消落带沿水位梯度设立研究样方,测定植物的盖度、地上生物量以及土壤含水量、有机碳、全氮、全磷等指标,并结合Pearson相关性分析、冗余分析(redundancy analysis,RDA)探讨了土壤特性对植物多样性的影响.结果表明,随着地下水位上升,土壤含水量与全氮含量显著增加(P<0.05),土壤有机碳和土壤全磷含量显著降低(P<0.05).土壤有机碳、全磷含量以及C?N与土壤含水量极显著负相关(P<0.001),土壤全氮、N?P以及C?P与土壤含水量极显著正相关(P<0.001).土壤含水量、土壤全氮含量以及C?P和N?P是影响消落带植被物种多样性变化的关键因子,共同解释了变化的91.85％.总之,土壤含水量可以直接影响消落带植物多样性,也可以通过改变土壤中氮元素的转化和磷元素的有效性间接影响物种多样性.     

施肥对苜蓿土壤水分、养分和产量的影响:基于定位试验数据的Meta分析

为探究提高苜蓿(Medicago sativa)产量和改善土壤肥力性质的施肥措施,本研究以中国为研究区域,以不施肥苜蓿为对照,通过检索文献整合已发表的相关田间试验数据,采用整合分析方法(Meta-analysis),系统探究施肥措施对苜蓿地土壤水分、养分、产量和水分利用效率的影响.结果表明,施肥可有效增加苜蓿土壤养分含量并提高苜蓿产量,但增加的地上生物量也影响了苜蓿对土壤水分的消耗,其中土壤有机质和全氮含量分别增加了3.1％～33.3％和4.5％～30.9％,土壤速效磷和速效钾含量分别提高了3.6％～144.4％和4.4％～24.8％,土壤水分下降了4.4％～11.8％.与不施肥相比,施肥措施下苜蓿增产率达到15.4％～198.2％,水分利用效率提高了5.9％～169.6％.进一步相关分析表明,苜蓿产量与0-200 cm土壤水分、有机质和速效磷含量均呈极显著正相关关系(P<0.01),苜蓿水分利用效率与土壤速效磷含量呈极显著正相关关系(P<0.01).综上,施肥可有效增加土壤养分含量并提高苜蓿产量,其中化肥和有机肥配施表现出的增产作用最为突出,化肥配施对苜蓿水分利用效率的提升效应最佳.该研究可为苜蓿种植过程中适宜施肥措施的选择提供理论依据.     

氮添加对内蒙古不同草原生物量及土壤碳氮变化特征的影响

以内蒙古草甸草原、典型草原、荒漠草原3种草原实验区草地植物群落为研究对象, 设置7种氮添加梯度, 分别为CK（0 g N·m^-2·a^-1）、N₁（5 g N·m^-2·a^-1）、N₂（10 g N·m^-2·a^-1）、N₃（15 g N·m^-2·a^-1）、N₄（20 g N·m^-2·a^-1）、N₅（25 g N·m^-2·a^-1）、N₆（30 g N·m^-2·a^-1）,应用单因素方差分析（One-way ANOVA）方法研究不同浓度梯度氮添加下不同草原类型区植被生物量、土壤碳氮差异及其影响因素。结果表明：1）氮添加并未对3种草原类型地下生物量产生显著影响（P>0.05）,但显著提高了草甸草原和荒漠草原地上生物量（P<0.05）,且本研究初步判断在N₃添加时接近饱和阈值, 整体上氮添加使内蒙古草原总生物量平均增加了29.66%,较干旱的荒漠草原对氮添加的响应较为明显。施氮肥使草甸草原的根冠比显著降低（P<0.05）,典型草原根冠比在N₃处理下显著增加（P<0.05）,但对荒漠草原影响不显著（P>0.05）。2）选择不同土层（0~10 cm、10~30 cm）分析氮添加对3种草地类型土壤有机碳、全氮含量的影响, 结果显示氮添加对草甸草原土壤碳氮含量没有显著影响（P>0.05）,对典型草原和荒漠草原土壤碳氮含量存在显著影响（P<0.05）,且0~10 cm土层对施氮的响应更明显。3）施氮条件下地上生物量与土壤C/N、年均降水显著相关（P<0.01）,地下生物量、总生物量均与土壤全氮含量、有机碳含量、土壤C/N、年均温、年均降水显著相关（P<0.01）。总的来说,不同类型的草地生态系统生物量及土壤碳氮含量对施肥的响应存在差异,这意味着草地恢复与管理过程中需要对养分的添加作用进行考虑。     

不同利用方式对贝加尔针茅草原土壤活性有机碳的影响

土壤活性有机碳能够准确反映土壤有效性,表征土壤质量变化,是探索可持续草地管理措施的关键指标之一。以内蒙古贝加尔针茅草原为研究对象,采用围封、放牧和刈割野外控制试验,探讨不同利用方式对土壤有机碳（SOC）和活性有机碳的影响,发现不同利用方式下土壤SOC含量表现为围封>刈割>放牧,其中围封区和刈割区土壤SOC含量显著大于放牧区,围封区与刈割区土壤SOC含量差异不显著,在土壤活性有机碳中土壤可溶性有机碳（DOC）含量表现为放牧>围封>刈割。土壤微生物量碳（MBC）和土壤易氧化有机碳（ROC）含量均表现为围封>刈割>放牧,围封区与刈割区土壤MBC和土壤ROC平均含量差异不显著,且均显著大于放牧区。土壤MBC、ROC和SOC之间呈极显著相关性（P<0.01）。土壤ROC和土壤MBC与土壤全氮和土壤全磷呈极显著相关性（P<0.01）。围封与刈割有利于土壤SOC、MBC、ROC的提升,放牧对土壤DOC有一定累积作用。围封和刈割增强了土壤SOC的稳定性,活性有机碳与土壤有机碳和土壤理化性质密切相关,能够敏感地反映土壤有机碳的变化。     

放牧方式对青藏高原高寒草地土壤节肢动物群落结构和多样性的影响北大核心CSCD

土壤节肢动物作为土壤生态系统的重要组成部分,对于周围环境的变化十分敏感,可作为环境变化的"指示剂"。放牧作为青藏高原地区高寒草地的主要利用方式,不仅影响土壤理化性质,同时会对生物多样性产生影响,进而影响到以土壤为主要生存场所的土壤节肢动物。为了明确不同放牧家畜及其混合比例对青藏高原高寒草地土壤节肢动物群落结构及多样性的影响,于2020年7月在青海省海北州海晏县西海镇"高寒草地-家畜系统适应性管理技术平台",设置中等放牧强度下牦牛单牧(YG)、藏羊单牧(SG)、牦牛藏羊1∶2混合放牧(MG1∶2)、牦牛藏羊1∶4混合放牧(MG1∶4)和牦牛藏羊1∶6混合放牧(MG1∶6)5个放牧样地,以无放牧(CK)为对照样地,采集0~5 cm、5~10cm、10~15 cm的土样,利用干漏斗法(Tullgren法)分离土壤节肢动物,并进行鉴定统计。结果表明:1)试验样地分离得到的土壤节肢动物优势类群为螨总科(Acaroidae)和甲螨总科(Oiibatida),分别占土壤节肢动物总捕获量的36.67%和41.14%,且在0~5 cm土层数量最多,具有表聚性;2)不同放牧方式对土壤节肢动物的组成、群落结构、密度及多样性存在不同的影响。与对照相比,放牧降低了土壤节肢动物优势类群螨总科的组成比例,而增加了甲螨总科的组成比例;无放牧样地与其他放牧方式样地土壤节肢动物群落结构存在明显差异;土壤节肢动物丰富度指数、多样性指数、类群数均表现为藏羊单牧放牧样地较高,而均匀度指数与之相反;3)土壤节肢动物均匀度指数与土壤全氮、全碳、速效钾呈显著负相关(P<0.05或P<0.01),而与有机质、pH呈显著正相关(P<0.05或P<0.01);土壤节肢动物丰富度指数与土壤pH呈显著负相关,而与土壤全氮、速效氮、有机质呈显著正相关;土壤节肢动物多样性指数与土壤pH呈显著负相关,而与土壤全氮、速效氮、速效磷、有机质呈显著正相关;土壤节肢动物平均密度、总类群数与土壤pH呈显著负相关,而与土壤全氮、速效氮、速效钾、有机质呈显著正相关;4)土壤全氮、全磷、全碳、速效氮、速效磷在藏羊单牧放牧样地较高;速效钾、有机质在无放牧样地最高;pH、土壤含水量在牦牛藏羊1∶6混合放牧样地最高。综上所述,在青藏高原高寒草地生态系统,藏羊单牧对于土壤节肢动物密度、群落组成以及群落多样性的提高具有正向作用。     

氮、磷添加对青藏高寒草甸土壤碳氮磷化学计量特征影响的Meta分析

为了解青藏高原高寒草甸土壤碳(Carbon,C)、氮(Nitrogen,N)、磷(Phosphorus,P)化学计量特征对氮、磷添加的响应,提高养分管理水平及草地生态系统的养分平衡。本研究严格筛选出21篇文章(612项数据)进行Meta分析,通过亚组分析分析了不同施肥方式(氮添加、磷添加、氮磷添加)、不同施肥强度(轻度、中度、重度)对青藏高原草地土壤C,N,P化学计量特征的影响。研究结果表明：养分添加显著增加了青藏高原草地土壤C,N,P含量;氮添加对土壤的增加效应随施肥强度增加而增加,磷轻度施肥(20g·m^-2以下)处理、氮磷添加轻度施肥处理下的土壤C,N,P含量及化学计量比增加效果最好。本研究结果总体反映出氮、磷添加对青藏高原高寒草甸土壤产生积极影响,研究结果可为青藏高原草地生态系统的保护提供科学依据。     

圆叶决明添加量对红壤可溶性氮及酶活性的影响

为了探明圆叶决明(Chamaecrista rotundifolia)降解后红壤可溶性氮及氮水解酶活性的变化规律,本研究采用室内好气恒湿培养法,研究占红壤质量0.5%(T1),1%(T2)和2%(T3)的圆叶决明添加至红壤中,培养7~88d内红壤硝态氮(NO^-₃-N)、铵态氮(NH⁺₄-N)和可溶性有机氮(Soluble organic nitrogen,SON)及脲酶、蛋白酶和天冬酰胺酶的变化。结果表明：添加圆叶决明后,红壤NO^-₃-N和NH⁺₄-N含量在培养前期降低,培养中期增加;而整个培养期SON含量及脲酶、蛋白酶和天冬酰胺酶活性均增加,且圆叶决明添加量越大,效果越显著。NO^-₃-N和SON含量及脲酶、蛋白酶和天冬酰胺酶活性可用2次或3次函数方程拟合;而NH⁺₄-N含量可用线性函数拟合。氮水解酶与NO^-₃-N负相关,与NH⁺₄-N和SON正相关,且相关性从大到小的顺序为蛋白酶>天冬酰胺酶>脲酶。综上,添加圆叶决明提高了红壤供氮水平和红壤氮转化能力。     

黄河源区季节性湖泊湿地退化对土壤微生物碳源利用的影响

为了探讨黄河源区季节性湖泊湿地退化对土壤微生物碳源利用的影响以及土壤微生物碳源利用能力与不同环境因子的关系,本试验在黄河源区退化季节性湖泊湿地研究不同退化阶段植被特征、土壤养分变化和土壤微生物碳源利用状况。结果表明：在季节性湖泊湿地退化过程中,土壤微生物对碳源的利用存在明显的空间分异,其对酯类碳源的相对利用率最高,对单糖/糖苷/聚合物类碳源的相对利用率随退化加重呈现先升高后下降趋势;土壤微生物对单糖/糖苷/聚合物类碳源和醇类碳源的相对利用率改变是土壤微生物功能多样随季节性湖泊湿地退化而变化的主要原因;土壤全氮含量和植被盖度对微生物单糖/糖苷/聚合物类碳源的相对利用率和土壤微生物活性均有影响。该结果为黄河源区的季节性湖泊湿地退化监测和近自然修复提供科学理论依据。